(57)【要約】【課題】  車両に搭載されている制御部品または制御システムの異常を高精度に検出する。【解決手段】  車両用故障診断装置(130)は、あらかじめ異常検出に用いる動作信号の種類とその動作信号の解析方法が記された異常検出条件を診断項目ごとに記憶しておき、車両に搭載されている複数の制御部品または制御システムから動作信号を収集し、収集した動作信号を記憶し、指定された診断項目に対応する異常検出条件から該当する動作信号を取り出すとともにその動作信号を当該解析方法にしたがって解析し、当該診断項目に対する前記制御部品または制御システムの異常を検出する。【選択図】            図１
2005265454.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載されている複数の制御部品または制御システムから動作信号を収集する動作信号収集手段と、
収集した動作信号を記憶する動作信号記憶手段と、
異常検出に用いる動作信号の種類とその動作信号の解析方法が記された異常検出条件を診断項目ごとに記憶する異常検出条件記憶手段と、
指定された診断項目に対応する異常検出条件から該当する動作信号を取り出すとともにその動作信号を当該解析方法にしたがって解析し、当該診断項目に対する前記制御部品または制御システムの異常を検出する異常検出手段と、
を有することを特徴とする車両用故障診断装置。
【請求項２】
前記異常検出条件における解析方法は、異常検出に用いる各動作信号の基準値との比較、動作信号同士の比較、その比較のタイミング、動作信号と基準値との四則演算、動作信号同士の四則演算、演算後の数値と基準値との比較、演算後の数値同士の比較、演算後の数値の絶対値の演算のいずれかまたはこれらの組み合わせからなることを特徴とする請求項１に記載の車両用故障診断装置。
【請求項３】
さらに、前記診断項目を指定する入力手段を有し、
前記診断項目は、前記制御部品自体の故障を診断するための項目、前記制御システムの故障を診断するための項目、前記制御部品とこれが接続される電子制御装置との間または前記制御システム内の通信系の故障を診断するための項目を含むことを特徴とする請求項１に記載の車両用故障診断装置。
【請求項４】
さらに、前記異常検出手段によって検出された異常を表示する表示手段を有することを特徴とする請求項１に記載の車両用故障診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に搭載されている制御部品または制御システムの異常を高精度に検出することができる車両用故障診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、車両には多くの電子制御機器が搭載され、多数の制御システムによって運転が支援され、安全性の向上が図られている。したがって、電子制御機器に接続されるセンサやスイッチなどの制御部品および制御システムの動作異常は安全性の低下に直結する。このため、下記特許文献１に記載されているように、車両用データ収集装置を用いて制御部品および制御システムの動作状態を収集し、収集したデータを開発者が解析して、動作異常の有無を検討している。
【特許文献１】特開平１１−１６０２０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
このように、従来は収集したデータを開発者が解析することによって、動作異常（設計不良や製造不良）の有無を検討するようになっていたため、制御部品または制御システムの異常の解析にはある程度の熟練を要し、またその異常の特定および修理には非常に時間がかかという問題がある。
【０００４】
本発明は、以上のような従来の問題を解消するために成されたものであり、車両に搭載されている制御部品または制御システムの異常を高精度に検出することができる車両用故障診断装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するための本発明に係る車両用故障診断装置は、車両に搭載されている複数の制御部品または制御システムから動作信号を収集する動作信号収集手段と、収集した動作信号を記憶する動作信号記憶手段と、異常検出に用いる動作信号の種類とその動作信号の解析方法が記された異常検出条件を診断項目ごとに記憶する異常検出条件記憶手段と、指定された診断項目に対応する異常検出条件から該当する動作信号を取り出すとともにその動作信号を当該解析方法にしたがって解析し、当該診断項目に対する前記制御部品または制御システムの異常を検出する異常検出手段と、を有することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００６】
以上のように構成された本発明によれば、異常検出に用いる動作信号の種類とその動作信号の解析方法が記された異常検出条件に基づいて収集した動作信号の解析を行っているので、制御部品または制御システムの異常を速やかにかつ高精度に検出することができる。また、動作信号の解析は異常検出条件に基づいて自動的に行われるので、その解析を生産現場の作業者でも行うことができ、その解析や修理にかかる時間を短縮することができる。さらに、異常検出条件の内容を作業者からのフィードバックにより最適なものに変えていくことによってより高精度の検出が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下に、本発明に係る車両用故障診断装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、車両用故障診断装置車と故障診断の対象となる制御部品または制御システムとが両用ネットワークによって接続されている状態を示す図である。
【０００８】
車両用ネットワーク１００にはエンジンの動作を制御するエンジン制御ユニット１１０、トランスミッションギアの動作を制御するトランスミッション制御ユニット１２０、車両用故障診断装置１３０が接続されている。エンジン制御ユニット１１０には、エンジン冷却水の温度を検出する水温センサ１１２、車両の速度を検出する車速センサ１２２、エンジンの回転数を検出するエンジン回転数検出センサ１２４、各種のスイッチ１１４が接続されている。一方、トランスミッション制御ユニット１２０には、車速センサ１２２、エンジン回転数検出センサ１２４、ギアポジションを検出するためのポジションスイッチを含む各種のスイッチ１２６が接続されている。
【０００９】
エンジン制御ユニット１１０およびトランスミッション制御ユニット１２０はそれぞれの情報を車両用ネットワーク１００により相互に通信している。なお、車両用ネットワーク１００にはこれらのユニット以外にも多数のユニットが接続されているが、説明を簡略化するために図１では２つのユニットのみを例示している。通常、エンジン制御ユニット１１０とトランスミッション制御ユニット１２０は一定の周期でそれぞれの情報の通信を行っている。車両用故障診断装置１３０は常時車両用ネットワーク１００に接続されているが、車両用ネットワーク１００に流れている情報を常に収集するのではなく、故障診断が必要な場合にのみ動作させる。なお、各ユニットに接続されているセンサやスイッチなどの制御部品に不具合が発生する場合には、通常流れている情報とは異なる情報が流れるようになるか、通常行われている周期とは異なる周期で通信が行われるようになる。このようなときに、車両用故障診断装置１３０が動作を開始するようにしても良いし、手動で動作させるようにしても良い。
【００１０】
図２は、本発明に係る車両用故障診断装置１３０の概略構成を示すブロック図である。
【００１１】
車両用故障診断装置１３０は、入力装置１３２、表示装置１３４、ＣＰＵ１３６、メモリ１３８、インターフェース１４０から構成される。入力装置１３２は診断項目を指定する入力手段として機能する。入力装置１３２は操作者による動作プログラムの起動、データ収集の開始、終了（手動の場合）、車両番号などの識別記号を入力する。また、入力装置１３２からは、制御部品自体の故障を診断するための項目、制御システムの故障を診断するための項目、制御部品とこれが接続される電子制御装置との間または制御システム内の通信系の故障を診断するための項目を含む診断項目が指定される。表示装置１３４は表示手段として機能する。表示装置１３４には入力装置１３２で指定された診断項目の診断結果、たとえば、診断結果が正常であれば「正常」である旨が、異常であれば「異常」である旨が、その診断の対象となった制御部品または制御システムの名称とともに表示される。また、表示装置１３４は、収集した動作信号の値、グラフなどの統計データも表示する。
【００１２】
ＣＰＵ１３６は動作信号収集手段および異常検出手段として機能する。動作信号収集手段として機能する場合、ＣＰＵ１３６は、動作プログラムにしたがって、車両に搭載されている複数の制御部品または制御システムから（後述のインターフェース１４０を介して）動作信号を収集する。動作データを収集する場合、収集の対象となる動作信号をその種類別に並べたリストを参照しながら行う。このリストは後述するメモリ１３８に記憶させておく。また、異常検出手段として機能する場合、ＣＰＵ１３６は、入力装置１３２によって指定された診断項目に対して、対応する異常検出条件（後述のメモリ１３８に記憶されている）から該当する動作信号（これも後述のメモリ１３８に記憶されている）を取り出すとともにその動作信号を異常検出条件に記されている解析方法にしたがって解析し、その診断項目に対する制御部品または制御システムの異常を検出する。なお、異常検出条件における解析方法は、異常検出に用いる各動作信号の基準値との比較、動作信号同士の比較、その比較のタイミング、動作信号と基準値との四則演算、動作信号同士の四則演算、演算後の数値と基準値との比較、演算後の数値同士の比較、演算後の数値の絶対値の演算のいずれかまたはこれらの組み合わせからなる。
【００１３】
メモリ１３８は動作信号記憶手段および異常検出条件記憶手段として機能する。動作信号記憶手段として機能する場合、メモリ１３８はＣＰＵ１３６が収集した動作信号を記憶する。動作信号は、通常は一定の周期で収集されるが、メモリ１３８の記憶容量を節約するため本実施の形態では故障診断が必要な場合にのみ収集している。また、異常検出条件記憶手段として機能する場合、異常検出に用いる動作信号の種類とその動作信号の解析方法が記された異常検出条件を診断項目ごとに記憶する。なお、メモリ１３８は、ＣＰＵ１３６の動作プログラム、動作データを収集する場合に用いるリストも記憶されている。
【００１４】
図３は、メモリ１３８に記憶されている異常検出条件の具体例、すなわち動作信号の解析方法である。
【００１５】
機能１は、動作信号を基準値の上限値または下限値と比較させるために設定したものである。収集された動作信号に機能１を適用すれば動作信号の値を基準値と比較することができる。機能２は、動作信号の上限値とその動作信号との比較のタイミングを設定したものである。収集された動作信号に機能２を適用すれば、動作信号の値と基準値との比較のタイミングを設定することができる。機能３は、複数の動作信号を関連させて比較するための設定である。収集された動作信号に機能３を適用すれば、ある動作信号を複数の動作信号と比較することができる。機能４は、動作信号同士を比較するための設定であり、機能５は、動作信号と基準値との四則演算を行うための設定である。これらの機能を収集された動作信号に適用すれば、動作信号同士を比較したり、四則演算後の動作信号同士を比較したりすることができる。機能６は、動作信号同士の四則演算を行うための設定である。収集された動作信号に機能６を適用すれば、複数の動作信号同士で四則演算を行わせることができる。機能７は、演算後の数値の絶対値をとるための設定であり、機能８は、前サンプリング値と動作信号とを比較するための設定であり、機能９は他の動作信号との判定結果と動作信号との比較を行わせるための設定である。これらの機能を収集された動作信号に適用すれば、絶対値をとったり、前サンプリングまたは判定結果と比較したりすることができる。
【００１６】
各機能の概略は以上の通りであるが、機能９を図４に基づいて詳細に説明する。機能９は、信号１の値が１００よりも大きいか否かを信号１の判定ＯＮから１０秒後に判定し（機能２と同一）、さらに信号２の値が１００よりも大きいか否かを信号１の判定から１０秒後に判定させるための設定である。
【００１７】
図中の信号１は、エンジン回転数検出センサ１２４によって検出されたエンジン回転数に関する動作信号である。信号２は、車速センサ１２２によって検出された車速に関する動作信号である。エンジン回転数に関する動作信号は、その判定ＯＮの指令が出されてから（図４のＡ時点）判定開始時間として設定されている１０秒経過後に（図４のＣ時点）判定フラグがＯＮし、エンジン回転数の値が１０００よりも大きいか否かが判定される。一方、車速に関する動作信号は、エンジン回転数に関する動作信号の判定フラグがＯＮしたときから（図４のＣ時点）判定開始時間として設定されている１０秒経過後に（図４のＤ時点）判定フラグがＯＮし、車速の値が１００よりも大きいか否かが判定される（図４のＢ時点では判定されない）。
【００１８】
つまり、機能９をエンジン回転数と車速に関する信号に適用すると、エンジンの回転が安定する始動から１０秒後にエンジン回転数が１０００ｒｐｍよりも高いか否かが判断され、次に、エンジン回転数の判定が開始されてから１０秒後に車速が１００Ｋｍ／ｈよりも大きいか否かが判断されることになる。このように、１つの機能を適用することによって複数の動作信号に対して異常検出条件を設定することができる。
【００１９】
このように、異常検出条件は、異常検出に用いる動作信号の種類とその動作信号の解析方法からなるが、たとえば、診断項目が「車速センサ」の場合には、異常検出に用いる動作信号の種類は「車速」、「エンジン回転数信号」、「ギアポジション信号」の３つが設定されており、解析方法としては機能１、２、３が設定されている。このように、１つの動作信号を異常を判定するために、他の複数の動作信号を見て、さらに複数の機能を用いて多面的な判定を行うと、異常有無の判定精度は格段に向上する。
【００２０】
図５は、本発明に係る車両用故障診断装置の動作フローチャートである。
【００２１】
まず、ＣＰＵ１３６はメモリ１３８に記憶されているリストにしたがい、インターフェース１４０を介して、エンジン制御ユニット１１０を含む制御システムの動作信号、トランスミッション制御ユニット１２０を含む制御システムの動作信号、水温センサ１１２、スイッチ１１４、車速センサ１２２、エンジン回転数検出センサ１２４、スイッチ１２６などの制御部品の動作信号（車両用データ）を収集し、メモリ１３８に記憶させる（Ｓ１）。
【００２２】
次に、ＣＰＵ１３６は、入力装置１３２から入力された診断項目にしたがってその診断項目に関連する動作信号をメモリ１３８から取り出し、その診断項目に対応する異常検出条件を適用して制御部品または制御システムに異常があるか否かの解析をする（Ｓ２、Ｓ３）。
【００２３】
制御部品または制御システム（不具合部品）に異常がなければ（Ｓ３：ＮＯ）処理を終了する。一方、不具合部品に異常があれば（Ｓ３：ＹＥＳ）、現場作業者はその不具合部品の修理または交換をする（Ｓ４）。そして、制御部品または制御システムの改善を図るため、および、異常検出条件の内容を最適なものにするために、収集した車両用データをデータ解析部署に送信し（Ｓ５）、データ解析部署でその車両用データを詳細に解析する（Ｓ６）。
【００２４】
次に、図５のＳ２のステップの処理を図６および図７のフローチャートに基づいてさらに詳しく説明する。
【００２５】
図６は、診断項目として車速センサ１２２を指定した場合の具体的な解析手順を示すフローチャートである。この診断項目の場合、異常検出条件は、異常検出に用いる動作信号の種類として「車速」、「エンジン回転数信号」、「ギアポジション信号」の３つが、また解析方法として機能１、２、３が設定されている。
【００２６】
車速センサ１２２の診断が指定されると、ＣＰＵ１３６はメモリ１３８から車速、エンジン回転数、ギアポジションに関する動作信号を取り出す（Ｓ１１）。次に、ＣＰＵ１３６は、機能１を用いて、それぞれの動作信号が設定されている上下限を満足するか否かを判定する。さらに、ＣＰＵ１３６は、機能３を用いて、３つの動作信号の演算を行う。具体的には、車速（信号１）が１００以上であり、かつエンジン回転数（信号２）が１０よりも小さく、ギアポジション信号（信号３）が０であるか否かの演算を行う（Ｓ１３）。ＣＰＵ１３６は、機能２を用いて車速センサ１２２の異常の判定のタイミングを１０秒間遅らせる（Ｓ１４）。ＣＰＵ１３６は１０秒経過した後に車速センサ１２２の異常の有無を判断する（Ｓ１５）。ＣＰＵ１３６は判断の結果を表示装置１３４に送り、表示装置１３４はその結果を表示する（Ｓ１６）。
【００２７】
このように、車速センサ１２２が正常か異常かを判断する場合でも、単に車速センサ１２２からの動作信号のみによらずに、この動作信号に関連する動作信号、すなわち、エンジン回転数、ギアポジションに関する動作信号をも加味して判断すると、高精度な判断が可能になる。たとえば、車速センサ１２２単体から得られる信号が正常値であったとしても、エンジン回転数またはギアポジションからは考えられない値が出力されている場合が考えられるが、本実施の形態では、このような場合も車速センサ１２２の異常が判断できる。
【００２８】
図７は、診断項目として水温センサ１１２を指定した場合の具体的な解析手順を示すフローチャートである。この診断項目の場合、異常検出条件は、異常検出に用いる動作信号の種類として「水温」、「スタータスイッチ」の２つが、また解析方法として機能１、２、３が設定されている。
【００２９】
水温センサ１１２の診断が指定されると、ＣＰＵ１３６はメモリ１３８から水温、スタータスイッチに関する動作信号を取り出す（Ｓ２１）。次に、ＣＰＵ１３６は、機能１を用いて、それぞれの動作信号が設定されている上下限を満足するか否かを判定する。さらに、ＣＰＵ１３６は、機能３を用いて、２つの動作信号の演算を行う。具体的には、水温（信号１）が１００以上であり、スタータスイッチ信号（信号３）が０であるか否かの演算を行う（Ｓ２３）。ＣＰＵ１３６は、機能２を用いて水温センサ１１２の異常の判定のタイミングを１０秒間遅らせる（Ｓ２４）。ＣＰＵ１３６は１０秒経過した後に水温センサ１１２の異常の有無を判断する（Ｓ２５）。ＣＰＵ１３６は判断の結果を表示装置１３４に送り、表示装置１３４はその結果を表示する（Ｓ１６）。
【００３０】
このように、水温センサ１１２が正常か異常かを判断する場合でも、単に水温センサ１１２からの動作信号のみによらずに、この動作信号に関連する動作信号、すなわち、スタータスイッチに関する動作信号をも加味して判断すると、スタータスイッチがＯＮしていないのに水温センサ１１２が異常に高い値を出力している場合に水温センサ１１２の異常を判断できる。
【００３１】
なお、以上では車速センサ１２２と水温センサ１１２との異常の判断について述べたが、ブレーキスイッチ、吸気センサ、Ｏ２センサなどの制御部品に対しても上記の機能１〜９を組み合わせてなる解析方法を設定しておくことによって、高精度の判断を自動的に行うことができるようになる。本実施の形態は、エンジン部品以外にも、駆動系や艤装部品の異常検出にも応用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明は、車両に搭載されている制御部品または制御システムの異常を高精度に検出できるため、生産工場または修理工場などの現場で用いる車両用故障診断装置として応用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】車両用故障診断装置車と故障診断の対象となる制御部品または制御システムとが両用ネットワークによって接続されている状態を示す図である。
【図２】本発明に係る車両用故障診断装置の概略構成を示すブロック図である。
【図３】メモリに記憶されている異常検出条件の具体例、すなわち動作信号の解析方法である。
【図４】図３に示した機能９の詳細な動作説明に供する図である。
【図５】本発明に係る車両用故障診断装置の動作フローチャートである。
【図６】図５のＳ２のステップの処理のサブルーチンフローチャートである。
【図７】図５のＳ２のステップの処理のサブルーチンフローチャートである。
【符号の説明】
【００３４】
１００    車両用ネットワーク、
１１０    エンジン制御ユニット、
１１２    水温センサ、
１１４    スイッチ、
１２０    トランスミッション制御ユニット、
１２２    車速センサ、
１２４    エンジン回転数検出センサ、
１２６    スイッチ、
１３０    車両用故障診断装置、
１３２    入力装置、
１３４    表示装置、
１３６    ＣＰＵ、
１３８    メモリ、
１４０    インターフェース。
【図１】
2005265454.tif 000003
【図２】
2005265454.tif 000004
【図３】
2005265454.tif 000005
【図４】
2005265454.tif 000006
【図５】
2005265454.tif 000007
【図６】
2005265454.tif 000008
【図７】
2005265454.tif 000009